環(huán)保視角下城市供暖熱源的科學(xué)利用

季鵬程

研究得知，我國冬季供暖面積以年均約to%的速度增長，供暖面積的不斷擴大，帶來的環(huán)境污染問題也越來越嚴重，尤其是北方城市，近年來持續(xù)的霧霾天氣給人們?nèi)粘Ｉ顜淼牟槐悖@就使得傳統(tǒng)供暖方式受到極大限制，鑒于此，本文對環(huán)保視角下城市供暖熱源的科學(xué)利用進行深入分析。

在環(huán)境污染日趨嚴重的大背景下，節(jié)能降耗已經(jīng)成為當今社會發(fā)展的主要趨勢。尤其對于北方城市而言，冬季漫長而且寒冷，供暖周期長，能源消耗巨大，況巨冬季是霧霾天氣頻發(fā)的季節(jié)，供暖過程中化石能源燃料燃燒所釋放的煙塵是導(dǎo)致霧霾的主要原因之一。因此，需要迫切加快清潔能源的適用范圍，制定出一套可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，減少大氣污染物的排放，這其中需要政府部門應(yīng)該加強引導(dǎo)，加大生態(tài)環(huán)境保護治理力度，重點解決燃煤污染問題，因地制宜全面實施以電代煤、以氣代煤的改造方案，盡可能利用清潔能源，提升清潔供暖在北方冬季供暖中的比重。（楊立權(quán)，王琪，劉姍姍.太陽能采暖系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2016，36（01）：）

1、北方地區(qū)冬季供暖現(xiàn)狀評價

我國北方地區(qū)冬季寒冷，北京、天津、河北、山西、內(nèi)蒙、遼寧、吉林、黑龍江、山東、陜西、甘肅、寧夏、新疆、青海及河南部分地區(qū)多數(shù)為傳統(tǒng)采暖區(qū)域，城鎮(zhèn)集中供熱以熱電聯(lián)產(chǎn)、鍋爐為主，在城鄉(xiāng)結(jié)合部、農(nóng)村等地區(qū)，則多采用分散供暖，大量使用火炕、爐灶或者土暖氣供暖，少部分采用天然氣、電、可再生能源供暖。近年來，我國北方城市冬季供暖面積不斷擴大，熱電聯(lián)產(chǎn)、燃氣鍋爐及其他新型供熱方式的供熱面積及比例也有所增加，由于供暖和供冷的能源消費大幅增加，對煤炭供應(yīng)和環(huán)境造成了巨大壓力，現(xiàn)階段在采暖斯頻繁發(fā)生霧霾的原因之一就是冬季采暖燃用煤炭，特別是在城市周邊及縣城、農(nóng)村等區(qū)域大量散煤被用作取暖燃料，加劇了北方區(qū)域的霧霾的發(fā)生。

要加快解決環(huán)境污染問題，打好藍天保衛(wèi)戰(zhàn)，就必須重點解決二氧化硫、氮氧化物排放量，降低大氣中PM2.5的含量。針對北方城市冬季供暖問題，需要加決清潔能源的普及程度，完成散煤綜合治理，因地制宜，大力推進以電代煤、以氣代煤改造方案的實施進程，全部淘汰地級以上城市建成區(qū)燃煤小鍋爐，加大燃煤電廠超低排放和節(jié)能降耗的改造，優(yōu)先利用可再生能源，改善城市人居生活環(huán)境。

2、清潔供暖方案的利用

清潔取暖是指利用天然氣、電、地熱、生物質(zhì)、太陽能、工業(yè)余熱、清潔化燃煤（超低排放）、核能等清潔能源，通過高效用能系統(tǒng)實現(xiàn)低排放、低能耗的取暖方式，包含以降低污染物排放和能源消耗為目標的取暖全過程，涉及清潔熱源、高效輸配管網(wǎng)（熱網(wǎng)）、節(jié)能建筑（熱用戶）等環(huán)節(jié)。國家能源局將從推動風電與取暖用戶直接交易，提升天然氣供應(yīng)能力，積極推進生物質(zhì)、地熱、太陽能等可再生能源取暖等方面，推進清潔能源利用。率先在京津冀及周邊地區(qū)取得明顯成效，督促地方政府做好新舊供暖方式的銜接，確保人民群眾溫暖過冬。（郭森，馬致遠等.我國地熱供暖的現(xiàn)狀及展望[J].西北地質(zhì)，2016，48（04））下文就對環(huán)保視角下城市供暖方案進行詳細分析。

2.1、清潔燃煤供暖模式

對北方地區(qū)大型燃煤機組進行改造，使用清潔燃煤供暖，減少大氣污染物的排放，在提升能源使用效率的同附還能降低環(huán)境污染。現(xiàn)階段，煤炭依然是成本較低的供暖方式，使用清潔煤炭需要對北方城市大型純凝機組進行熱電聯(lián)產(chǎn)，使用新型抽凝式背機組，增加供熱管道，采用低溫余熱技術(shù)以及高背壓凝汽器等回收電廠內(nèi)余熱進行集中供熱，新建項目采用背壓機組，燃煤機組與大型集中燃煤鍋爐實行聯(lián)合調(diào)度運行，此外，還可以采用靈活性改造提高供熱機組對電網(wǎng)的適應(yīng)能力等。

2.2、天燃氣傭廢模式

天然氣供暖主要是使用天然氣為燃料，進行集中供暖或者是通過壁掛鍋爐以及分散式供暖設(shè)備進行供暖。供暖方式包括：有燃機熱電聯(lián)產(chǎn)、天燃氣分布式能源、燃氣鍋爐以及分戶式壁掛鍋爐等。其中燃機熱電聯(lián)產(chǎn)主要以大中城市為主，特別是以"2+26"城市為重點，在城市劃定的無煤、限煤區(qū)域內(nèi)替代燃煤鍋爐及散燒煤。在天然氣供應(yīng)有保障、居民可以承擔較高熱費的縣城區(qū)域也可考慮發(fā)展天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)。燃氣分布式能源主要集中在城市內(nèi)的高檔社區(qū)、商業(yè)區(qū)及大型公共建筑。

2.3、新能源供暖模式

本文研究的新能源主要有太陽能和空氣熱源，其中太陽能輔助電加熱供暖利用白天太陽能輻射，通過集熱板轉(zhuǎn)化成熱量供系統(tǒng)使用，系統(tǒng)熱負荷不足時由電加熱器提供，太陽能輔助電加熱供暖系統(tǒng)，如下圖1所示。空氣源熱泵技術(shù)是一種節(jié)能、環(huán)保制熱技術(shù)，通過自然能獲取低溫熱源，經(jīng)系統(tǒng)高效集熱整合后成為高溫熱源，用來供暖或供應(yīng)熱水，整個系統(tǒng)集熱效率較高。通過對北京地區(qū)煤改電項目實際調(diào)研發(fā)現(xiàn)，冬季空氣源熱泵供暖的COP可達2.5左右。

綜上所述，伴隨著能源危機以及環(huán)境污染問題的日趨嚴重，人們對改善環(huán)境、提升生活質(zhì)量的需求越來越迫切，尤其是北方城市在環(huán)保視角下的清潔供暖方案，在北方城市需要全面發(fā)展集中供暖，分散供暖為輔的方案，力口決清潔能源的使用率，逐步拆除燃煤鍋爐。城鄉(xiāng)結(jié)合部以及農(nóng)村地區(qū)可以優(yōu)先使用地熱、生物能以及太陽能等多種清潔能源的使用，有條件的可以發(fā)展天然氣和空氣熱源，因地制宜，最大限度的提升集中供暖的覆蓋面積。